（山西省水利水电勘测设计研究院，山西，太原，030024）
【摘 要】山西省武乡县广志水库大坝为面板堆石坝，大坝堆石料的规划、开采对施工质量、进度、投资有着较大的影响，本文就堆石料场的规划和开采设计要点进行了介绍。
【关键词】堆石料；规划；开采
1．工程概况
武乡县广志水库位于山西省长治市武乡县洪水镇下黄岩村附近，蟠洪河支流广志河中游，水库控制流域面积40.4km2，坝址以上主河道长13.04km，平均纵坡17.51‰。
广志水库的建设目标是拦蓄径流，向武乡县洪水、蟠龙、大有、贾豁4个乡镇提供人畜吃水并兼顾防洪和旅游开发。
水库总库容为185.0万m3，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），水库属小（1）型工程，工程等别为Ⅳ等。
主要建筑物有大坝、导流泄洪洞、溢洪道、供水管道，按4级建筑物设计，临时建筑物按5级建筑物设计。水库大坝正常运用（设计）洪水重现期根据上述标准确定为30年，非常运用（校核）洪水重现期为300年，临时建筑物（施工导流建筑物等）的防洪标准为5年一遇；供水保证率为90%。
坝顶高程1180.5m，最大坝高25.0m，坝顶长260m，坝顶宽5.0m。坝上部设L型钢筋混凝土防浪墙，墙高4.0m。上游坝坡为1:1.4；下游坝坡在高程1171.0m设一马道，马道宽2m，坝坡为1:1.4。
面板堆石坝的材料分区，从上游到下游依次为钢筋混凝土面板厚度0.4m，垫层区水平厚2.5m，过渡区水平厚3.0m，上游堆石区和下游堆石区，下游干砌石护坡厚0.4m。
2．石料场情况及开采条件
2.1料场概况
本工程混凝土面板堆石坝用堆石料场选在坝址上游1.3km处的库区河谷右岸，料场范围内最低高程为1180m，最高高程为1250m。
料场上游为一较大冲沟，下游为一小冲沟。料场范围内岸坡上部局部出露中更新统洪积（Q2pl）浅红、棕黄色低液限粘土层，为无用层。基岩岩性为二叠系上统石千峰组第四岩组（P2sh-4）灰紫、浅灰色薄-厚层状中细粒长石砂岩夹紫红、砖红色薄层砂质页岩、砂质泥岩、泥岩，局部夹不稳定层间砾岩。为有用层。开采范围内为6～8层砂岩夹薄层页岩、砂质泥岩，最大开采厚度60m。岩层产状为N30°～50°E/NW∠8°～14°，岩层倾向上游偏右岸。岩体中主要发育三组节理裂隙：①N20～30°W/NE或SW∠75～85°；②N30～50°E/NW或SE∠62～87°；③N70～85°W/SW或NE∠73～86°；裂隙发育中等，充填泥土或半充填。岩层强风化层厚度2～3m，为无用层。料场开采下限高于地下水位。
2.2质量评价
据取岩块样室内岩石试验资料，弱风化层长石砂岩干密度为2.57～2.62g/cm3，平均值为2.60g/cm3，岩石单轴饱和抗压强度为37.9～92.4MPa，平均值为60.5Pa，多为坚硬岩，岩石本身强度较高；岩石冻后抗压强度为36.4～91.9MPa，平均值为59.6MPa；软化系数为0.46～0.73，平均值为0.63，为不易软化岩。
该料场岩块样冻融损失率为0.01～0.03%，平均值为0.02%，冻融损失率不大，小于1%；冻融系数0.96～0.99，平均值为0.98，受冻后强度降低一般不大，干密度平均值为2.60g/cm3，大于2.40 g/cm3。该料场弱微风化岩层可以作为堆石料的料源使用，可用来加工主堆石区及下游堆石区石料。在开采使用时须将料场中的泥页岩等软弱层剥离。
2.3储量评价
采用平行断面法进行储量计算，储量计算下限（或开采下限）按高程1180～1185m控制。经计算，无用层体积为39.6万m3，有用层储量为250.1万m3，利用率为86%。该料场储量较丰富。
3．料场的规划
3.1料场规划原则
（1）就地、就近取材，优先选用距坝址较近、采运条件好、覆盖层剥离量小、施工干扰小的料场。
（2）不占或少占耕地，少毁林木；尽量采用库区内淹没区的料场。
（3）爆破工作面规划应与料场道路规划相结合，并应满足不同施工时段的填筑强度需要。
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（4）料源充足，并有一定的超量储备。
（5）料场风、水、电系统等辅助设施的布置应满足施工高峰期堆石料的开采作业。
3.2 规划开采量
堆石料规划开采量的计算是根据《水利建筑工程概算定额》及《混凝土面板堆石坝施工规范》，结合料场的实际情况，通过压实方转换为自然方，同时考虑开采、加工、运输及填筑时的损耗。最终确定大坝堆石料规划开采量（自然方）为22万m3，其中覆盖层为3.1万m3，有用层为18.9万m3
3.3石料场规划
3.3.1开采方式的选择
堆石料开采一般有洞室爆破和深孔梯段爆破两种方法，采用洞室爆破，虽一次开采量大，但块度不易控制，超大粒径率高，单响药量大，保留岩体不易保护，易造成环境破坏，开采料二次解小量大；采用深孔梯段爆破，虽一次开采量较小，但块度易于控制，超大粒径率低，单响药量小，岩体易于保护，施工环境较好。
综合两种方案的优缺点，选用深孔梯段爆破进行石料开采。
3.3.2风、水、电及道路系统布置：
（1）供风：堆石料场供风系统供风量为60m3/min，配置3台20m3/min电动空压机。供风管道用一条6吋钢管由机房通至风包，然后用高压胶管从风包接至钻机。
（2）供水：空压机循环冷却用水，在机房旁处修建50m3水池一座，配置一台2吋潜水泵形成循环冷却用水。
（3）供电：设500kVA的变压器一台，用于空压机、机具修理、照明等用电。
（4）道路：石料场布置一条主干、四条支路运输道路，主干起点与右岸施工公路相接，路宽8m。四条支路分别到1195m高程台阶、1212m高程台阶、1228m高程台阶及 1245m高程。
4．石料开采
（1）施工工艺流程为：
爆破设计及试验确定开挖方案→测量放线及布孔→钻孔装药→警戒→联网起爆→二次破碎→挖运
（2）深孔梯段爆破
石料开采采用深孔梯段爆破，分层开采，深孔爆破梯段沿高程1180～1250m分层布置，层厚一般为15m，开挖边坡为1：0.5。为了确保边坡稳定，后边坡和侧面孔采用光面爆破。在爆破过程中，应遵循高梯段、大孔径、宽孔距、小抵抗线、微差挤压爆破的原则。
从高向低分不同梯段逐层开挖，第一层开挖要为下层创造较大的施工平台，顶部梯段高度15～18m，底部梯段高度10～15m。
堆石料场分层深度（台阶高度），根据施工环境、钻机的造孔能力来确定，选用钻机为80型潜孔钻。
（3）覆盖层清除：
土皮采用机械辅助人工进行清除，风化石采用浅眼爆破、机械清除。就近堆放，料场开采完后复填至开挖区。
（4）堆石料运输：
堆石料运输采用2m3挖掘机挖装，15t以上自缷汽车运输，运距1.5km。超径石采用人工手风钻钻孔爆破解小。
（5）弃料处理：
弃料用汽车运至指定的堆放场，施工完后回填至原开挖处。
（6）堆料场平整
可利用清除覆盖的弃料和风化岩层的废料回填备用石料的堆放场地。沿沟的走向在1195m高程修建3000m2的石料堆放场。
5．结语
对于修建当地材料坝，料场的质量、储量、开采条件是影响工程质量、投资、工期的重要因素。因此，在设计工作中必须对料场进行详细的勘查、试验，从而制定合理规划及开采设计方案。
论文作者:奚军
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/20
标签：料场论文; 石料论文; 高程论文; 水库论文; 岩层论文; 储量论文; 大坝论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;